Séquencement de primitives pour la synthèse de mouvements naturels en robotique

Générer des mouvements complexes d'apparence naturelle est désirable dans de nombreuses applications homme-robot, mais reste une tâche difficile à réaliser en temps réel. Dans ce mémoire, nous proposons un système génératif pour le séquencement interactif de mouvements naturels pour un bras manipulateur. Basé sur l'enchaînement de mouvements élémentaires, le système a été développé afin de séquencer des trajectoires d'apparence naturelle tout en minimisant les temps de calcul, permettant la reproduction de tels mouvements dans un environnement avec contraintes de temps.Nous séquençons des mouvements élémentaires, exprimés comme des trajectoires à minimum de jerk, dérivée troisième de la position, afin de réexprimer les multiples problèmes d'optimisation originaux en un nouveau problème unique et simplifié. Le système permet de générer une nouvelle trajectoire plus complexe dont l'apparence reste naturelle tout le long. Le problème d'optimisation complet est résolu en un temps relativement court, et peut être résolu en temps réel selon le cas. La naturalité des mouvements obtenus est étudiée et comparée à d'autres techniques.Les primitives de mouvement utilisées ne sont pas reproduites exactement dans la solution finale; elles sont influencées par les mouvements antérieurs et postérieurs, ce qui correspond à l'observation qu'un être humain ne répète jamais deux fois le même mouvement parfaitement. L'implémentation d'un contrôle pour ces trajectoires est décrite pour deux robots manipulateurs industriels différents à six degrés de liberté. Le contrôle a dû être adapté par rapport au mode de contrôle idéal pour une trajectoire naturelle afin de satisfaire aux modes de contrôle disponibles pour ces robots.Trois applications sont présentées : la première permet de reproduire l'écriture humaine avec un bras manipulateur; la seconde permet d'enchaîner des mouvements enregistrés au préalable à l'aide d'un dispositif de capture de mouvements. Enfin, une preuve de concept montre un robot manipulateur réalisant une chorégraphie synchronisée sur le rythme d'une musique.